自動控制原理

第一章緒論
1.1　引言
1.2　自動控制和自動控制系統(tǒng)
1.2.1　自動控制問題的提出
1.2.2　自動控制的定義及基本職能元件
1.2.3　自動控制中的一些術(shù)語及方框圖
1.3　開環(huán)控制和閉環(huán)控制
1.3.1　開環(huán)控制
1.3.2　閉環(huán)控制
1.3.3　開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較
1.4　自動控制系統(tǒng)的分類及基本組成
1.4.1　按給定信號的特征劃分
1.4.2　按系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述劃分
1.4.3　按信號傳遞的連續(xù)性劃分
1.4.4　按系統(tǒng)的輸入與輸出信號的數(shù)量劃分
1.4.5　自動控制系統(tǒng)的基本組成
1.5　對控制系統(tǒng)的要求和分析設(shè)計
1.5.1　對系統(tǒng)的要求
1.5.2　控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計
1.6　自動控制理論的發(fā)展概況.
1.6.1　早期的自動控制工作
1.6.2　經(jīng)典控制理論
1.6.3　現(xiàn)代控制理論
1.7　例題精解
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第二章　控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1　引言
2.1.1系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)
2.1.2　數(shù)學(xué)模型的類型
2.1.3　系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建模原則
2.2　系統(tǒng)微分方程的建立
2.2.1　列寫微分方程式的一般步驟
2.2.2　機(jī)械系統(tǒng)舉例
2.2.3　電路系統(tǒng)舉例
2.2.4　實(shí)際物理系統(tǒng)線性微分方程的一般特征
2.2.5　電樞控制直流電動機(jī)
2.2.6　復(fù)雜系統(tǒng)微分方程的列寫
2.3　非線性數(shù)學(xué)模型線性化
2.3.1　小偏差線性化的概念
2.3.2　線性化的意義及常用方法
2.3.3　系統(tǒng)線性化的條件及步驟
2.3.4　關(guān)于線性化的幾點(diǎn)說明
2.4　線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.4.1　線性常系數(shù)微分方程的求解
2.4.2　傳遞函數(shù)的定義和實(shí)際意義
2.4.3　傳遞函數(shù)的性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)
2.5　部分分式展開的MATLAB方法
2.6　典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)
2.7　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
2.7.1　結(jié)構(gòu)圖的定義及基本組成
2.7.2　結(jié)構(gòu)圖的繪制步驟
2.7.3　結(jié)構(gòu)圖的基本連接形式
2.7.4　結(jié)構(gòu)圖的等效變換
2.7.5　結(jié)構(gòu)圖的簡化
2.8　信號流圖及梅遜公式
2.8.1信號流圖的基本概念
2.8.2　信號流圖的繪制方法
2.8.3　梅遜增益公式
2.9　例題精解
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第三章　線性系統(tǒng)的時域分析
3.1　線性系統(tǒng)時間響應(yīng)的性能指標(biāo)
3.1.1　典型輸入信號
3.1.2　控制系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)
3.2　一階系統(tǒng)的時域分析
3.2.1　一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.2.2　一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
3.2.3　一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
3.3　二階系統(tǒng)的時域分析
3.3.1　二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.3.2　二階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)
3.3.3　二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.3.4　二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)計算
3.3.5　二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
3.3.6　二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
3.3.7　二階系統(tǒng)性能的改善
3.4　高階系統(tǒng)的時域分析
3.4.1高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)
3.4.2　閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)
3.5　線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.5.1　穩(wěn)定的概念和定義
3.5.2　線性系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
3.5.3　線性系統(tǒng)的代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
3.6　線性系統(tǒng)的誤差分析
3.6.1　誤差的基本概念
3.6.2　給定作用下的穩(wěn)態(tài)誤差計算
3.6.3　擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差計算
3.6.4　提高系統(tǒng)控制精度的措施
3.7　例題精解
3.8　利用MATLAB進(jìn)行時域分析
3.8.1　系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.8.2　系統(tǒng)的動態(tài)特性分析
3.8.3　系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的求法
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第四章　根軌跡法
4.1　根軌跡法的基本概念
4.1.1　根軌跡
4.1.2　根軌跡方程
4.2　繪制系統(tǒng)根軌跡的基本法則
4.2.1　繪制180根軌跡的基本法則
4.2.2繪制0根軌跡的基本法則
4.2.3　參變量系統(tǒng)的根軌跡
4.2.4　非最小相位系統(tǒng)的根軌跡
4.3　控制系統(tǒng)的根軌跡分析方法
4.3.1　閉環(huán)零點(diǎn)和閉環(huán)極點(diǎn)的確定
4.3.2　閉環(huán)零.極點(diǎn)的分布對系統(tǒng)性能的影響
4.3.3　利用閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)估算系統(tǒng)的性能指標(biāo)
4.3.4　開環(huán)零極點(diǎn)的分布對系統(tǒng)性能的影響
4.4　例題精解
4.5　利用MATLAB進(jìn)行根軌跡分析
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第五章　線性系統(tǒng)的頻域分析法
5.1　頻率特性
5.1.1　基本概念
5.1.2　頻率特性的定義
5.1.3　頻率特性的幾何表示法
5.2　典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5.3　控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性
5.3.1　開環(huán)極坐標(biāo)圖
5.3.2　開環(huán)伯德圖
5.3.3　最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)
5.4　奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.4.1　輔助函數(shù)F（s）
5.4.2　控制系統(tǒng)的頻域穩(wěn)定性判據(jù)
5.4.3　奈奎斯特判據(jù)（簡稱奈氏判據(jù)）
5.4.4　伯德圖上的穩(wěn)定性判據(jù)
5.5　穩(wěn)定裕度
5.6　閉環(huán)頻率特性
5.7　頻率特性分析
5.7.1　用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能
5.7.2　用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的動態(tài)性能
5.7.3　開環(huán)頻域指標(biāo)與閉環(huán)頻域指標(biāo)的關(guān)系
5.8　利用MATLAB繪制系統(tǒng)的頻率特性圖
5.9　例題精解
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題.
第六章　控制系統(tǒng)的校正
6.1　系統(tǒng)的設(shè)計及校正問題
6.1.1　被控對象
6.1.2　性能指標(biāo)
6.1.3　校正結(jié)構(gòu)
6.2　頻率法串聯(lián)校正
6.2.1　串聯(lián)超前校正
6.2.2　串聯(lián)遲后校正
6.2.3　串聯(lián)遲后－超前校正
6.2.4　串聯(lián)綜合法校正
6.3　頻率法反饋校正
6.3.1　反饋校正的原理
6.3.2　反饋校正方法的其他應(yīng)用
6.4　控制系統(tǒng)的復(fù)合校正
6.4.1　控制動補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.4.2　按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.5　例題精解
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第七章　非線性系統(tǒng)
7.1　典型非線性特性
7.1.1　典型非線性特性的種類
7.1.2　非線性系統(tǒng)的若干特征
7.1.3　非線性系統(tǒng)的分析方法
7.2　描述函數(shù)
7.2.1　描述函數(shù)的定義
7.2.2　描述函數(shù)的求法
7.2.3　組合非線性特性的描述函數(shù)
7.3　描述函數(shù)法
7.3.1　非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
7.3.2　自振蕩的分析與計算
7.4　相平面法
7.4.1　相平面法的基本概念
7.4.2　相平面圖的繪制
7.4.3　奇點(diǎn)和奇線
7.5　非線性系統(tǒng)的相平面法分析
7.5.1　用相平面法分析非線性系統(tǒng)
7.5.2　由相平面圖求取系統(tǒng)的時間解
7.6　例題精解
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
第八章　離散控制系統(tǒng)
8.1　引言
8.1.1　離散系統(tǒng)的基本概念
8.1.2　離散系統(tǒng)的定義及常用術(shù)語
8.1.3　離散系統(tǒng)的特點(diǎn)
8.2　采樣過程和采樣定理
8.2.1　采樣過程的數(shù)學(xué)描述
8.2.2　采樣信號頻譜分析
8.2.3　采樣定理
8.3　信號恢復(fù)
8.3.1　零階保持器
8.3.2　一階保持器
8.4　z變換
8.4.1　z變換的定義
8.4.2　求z變換的方法
8.4.3　z變換的性質(zhì)
8.4.4　z反變換
8.5　離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
8.5.1　差分方程
8.5.2　脈沖傳遞函數(shù)
8.5.3　離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖等效變換
8.5.4　z變換法的適用范圍及推廣
8.6　離散系統(tǒng)的時域分析
8.6.1　離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性
8.6.2　離散系統(tǒng)的瞬態(tài)質(zhì)量
8.6.3　離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
8.7　離散系統(tǒng)的數(shù)字校正
8.7.1　數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)
8.7.2　最少拍系統(tǒng)及其設(shè)計
8.8　例題精解
學(xué)習(xí)指導(dǎo)與小結(jié)
習(xí)題
附錄1　拉普拉斯變換
附錄2　MATLAB簡介
參考文獻(xiàn)